Исследовательский проект по физике Сила трения Цель. Проект "сила трения"

Большинство людей, вспоминая свои школьные годы, уверены, что физика - это весьма скучный предмет. Курс включает множество задач и формул, которые никому в последующей жизни не пригодятся. С одной стороны, эти утверждения правдивы, но, как и любой предмет, физика имеет и другую сторону медали. Только ее не каждый открывает для себя.

Очень многое зависит от учителя

Возможно, в этом виновата наша система образования, а может быть, все дело в учителе, который думает только о том, что нужно отчитать утвержденный свыше материал, и не стремится заинтересовать своих учеников. Чаще всего виноват именно он. Однако если детям повезет, и урок у них будет вести преподаватель, который сам любит свой предмет, то он сможет не только заинтересовать учеников, но и поможет им открыть для себя что-то новое. Что в результате приведет к тому, что дети начнут с удовольствием посещать такие занятия. Конечно, формулы являются неотъемлемой частью этого учебного предмета, от этого никуда не деться. Но есть и положительные моменты. Особый интерес у школьников вызывают опыты. Вот об этом мы и поговорим более детально. Мы рассмотрим некоторые занимательные опыты по физике, которые вы сможете провести вместе со своим ребенком. Это должно быть интересно не только ему, но и вам. Вполне вероятно, что при помощи таких занятий вы привьете своему чаду неподдельный интерес к учебе, а любимым предметом для него станет "скучная" физика. проводить совсем несложно, для этого потребуется совсем немного атрибутов, главное, чтобы было желание. И, возможно, тогда вы сможете заменить своему ребенку школьного учителя.

Рассмотрим некоторые интересные опыты по физике для маленьких, ведь начинать нужно с малого.

Бумажная рыбка

Чтобы провести данный эксперимент, нам необходимо вырезать из плотной бумаги (можно картона) маленькую рыбку, длина которой должна составить 30-50 мм. Делаем в середине круглое отверстие диаметром примерно 10-15 мм. Далее со стороны хвоста прорезаем узкий канал (ширина 3-4 мм) до круглого отверстия. После чего наливаем воду в таз и аккуратно помещаем туда нашу рыбку таким образом, чтобы одна плоскость лежала на воде, а вторая - оставалась сухой. Теперь необходимо в круглое отверстие капнуть масла (можно воспользоваться масленкой от швейной машинки или велосипеда). Масло, стремясь разлиться по поверхности воды, потечет по прорезанному каналу, а рыбка под действием вытекающего назад масла поплывет вперед.

Слон и Моська

Продолжим проводить занимательные опыты по физике со своим ребенком. Предлагаем вам познакомить малыша с понятием рычага и с тем, как он помогает облегчать работу человека. Например, расскажите, что при помощи него легко можно приподнять тяжелый шкаф или диван. А для наглядности показать элементарный опыт по физике с применением рычага. Для этого нам понадобятся линейка, карандаш и пара маленьких игрушек, но обязательно разного веса (вот почему мы и назвали этот опыт «Слон и Моська»). Крепим нашего Слона и Моську на разные концы линейки при помощи пластилина, или обычной нитки (просто привязываем игрушки). Теперь, если положить линейку средней частью на карандаш, то перетянет, конечно же, слон, ведь он тяжелее. А вот если сместить карандаш в сторону слона, то Моська запросто перевесит его. Вот в этом и заключается принцип рычага. Линейка (рычаг) опирается на карандаш - это место является точкой опоры. Далее ребенку следует рассказать, что этот принцип используется повсеместно, он заложен в основу работы крана, качелей и даже ножниц.

Домашний опыт по физике с инерцией

Нам понадобятся банка с водой и хозяйственная сетка. Ни для кого не будет секретом, что если открытую банку перевернуть, то вода выльется из нее. Давайте попробуем? Конечно, для этого лучше выйти на улицу. Ставим банку в сетку и начинаем плавно раскачивать ее, постепенно наращивая амплитуду, и в результате делаем полный оборот - один, второй, третий и так далее. Вода не выливается. Интересно? А теперь заставим воду выливаться вверх. Для этого возьмем жестяную банку и сделаем в донышке отверстие. Ставим в сетку, наполняем водой и начинаем вращать. Из отверстия бьет струя. Когда банка в нижнем положении, это не удивляет никого, а вот когда она взлетает вверх, то и фонтан продолжает бить в том же направлении, а из горловины - ни капли. Вот так-то. Все это может объяснить принцип инерции. При вращении банка стремится улететь прямо, а сетка не пускает ее и заставляет описывать окружности. Вода также стремится лететь по инерции, а в том случае, когда мы в донышке сделали отверстие, ей уже ничего не мешает вырваться и двигаться прямолинейно.

Коробок с сюрпризом

Теперь рассмотрим опыты по физике со смещением Нужно положить спичечный коробок на край стола и медленно двигать его. В тот момент, когда он пройдет свою среднюю отметку, произойдет падение. То есть масса выдвинутой за край столешницы части превысит вес оставшейся, и коробок опрокинется. Теперь сместим центр массы, например, положим внутрь (как можно ближе к краю) металлическую гайку. Осталось поместить коробок таким образом, чтобы малая ее часть оставалась на столе, а большая висела в воздухе. Падения не произойдет. Суть этого эксперимента заключатся в том, что вся масса находится выше точки опоры. Этот принцип также используется повсюду. Именно благодаря ему в устойчивом положении находятся мебель, памятники, транспорт, и многое другое. Кстати, детская игрушка Ванька-встанька тоже построена на принципе смещения центра массы.

Итак, продолжим рассматривать интересные опыты по физике, но перейдем к следующему этапу - для школьников шестых классов.

Водяная карусель

Нам потребуются пустая консервная банка, молоток, гвоздь, веревка. Пробиваем при помощи гвоздя и молотка в боковой стенке у самого дна отверстие. Далее, не вытягивая гвоздь из дырки, отгибаем его в сторону. Необходимо, чтобы отверстие получилось косое. Повторяем процедуру со второй стороны банки - сделать нужно так, чтобы дырки получились друг напротив друга, однако гвозди были загнуты в разные стороны. В верхней части сосуда пробиваем еще два отверстия, в них продеваем концы каната или толстой нити. Подвешиваем емкость и наполняем ее водой. Из нижних отверстий начнут бить два косых фонтана, а банка начнет вращаться в противоположную сторону. На этом принципе работаю космические ракеты - пламя из сопел двигателя бьет в одну сторону, а ракета летит в другую.

Опыты по физике - 7 класс

Проведем эксперимент с плотностью масс и узнаем, как можно заставить яйцо плавать. Опыты по физике с различными плотностями лучше всего проводить на примере пресной и соленой воды. Возьмем банку, заполненную горячей водой. Опустим в нее яйцо, и оно сразу утонет. Далее насыпаем в воду поваренную соль и размешиваем. Яйцо начинает всплывать, причем, чем больше соли, тем выше оно поднимется. Это объясняется тем, что соленая вода имеет более высокую плотность, чем пресная. Так, всем известно, что в Мертвом море (его вода самая соленая) практически невозможно утонуть. Как видите, опыты по физике могут существенно увеличить кругозор вашего ребенка.

и пластиковая бутылка

Школьники седьмых классов начинают изучать атмосферное давление и его воздействие на окружающие нас предметы. Чтобы раскрыть эту тему глубже, лучше провести соответствующие опыты по физике. Атмосферное давление оказывает влияние на нас, хоть и остается невидимым. Приведем пример с воздушным шаром. Каждый из нас может его надуть. Затем мы поместим его в пластиковую бутылку, края оденем на горлышко и зафиксируем. Таким образом, воздух сможет поступать только в шар, а бутылка станет герметичным сосудом. Теперь попробуем надуть шар. У нас ничего не получится, так как атмосферное давление в бутылке не позволит нам этого сделать. Когда мы дуем, шар начинает вытеснять воздух в сосуде. А так как бутылка у нас герметична, то ему деваться некуда, и он начинает сжиматься, тем самым становится гораздо плотнее воздуха в шаре. Соответственно, система выравнивается, и шар надуть невозможно. Теперь сделаем отверстие в донышке и пробуем надуть шар. В таком случае никакого сопротивления нет, вытесняемый воздух покидает бутылку - атмосферное давление выравнивается.

Заключение

Как видите, опыты по физике совсем не сложные и довольно интересные. Попробуйте заинтересовать своего ребенка - и учеба для него будет проходить совсем по-другому, он начнет с удовольствием посещать занятия, что в конце концов скажется и на его успеваемости.

Актуальность: Работа предназначена для формирования мировоззрения о реальной действительности. Ответы на многие важные вопросы, связанные с движением тел, дают законы трения. Актуальность темы в том, что она связывает теорию с практикой, раскрывает возможность объяснения природы, применение и использование изученного материала. Данная работа позволяет развивать творческое мышление, умение приобретать знания из различных источников, анализировать факты, проводит эксперименты, делать обобщения, высказывать собственные суждения, задумываться над загадками природы и искать тропинку к истине.

Проследить исторический опыт человечества по использованию и применению этого явления; выяснить природу явления трения, закономерности трения; провести эксперименты, подтверждающие закономерности и зависимости силы трения; проделать демонстрационные эксперименты, доказывающие зависимость силы трения от силы нормального давления, от свойств соприкасающихся поверхностей.Задачи:

Коси, коса, пока роса, роса долой – и ты домой. Не подмажешь, не поедешь. Пошло дело, как по маслу. Без мыла в душу влезет. Кататься, как сыр в масле. От того телега запела, что давно дёгтя не ела.Пословицы объясняются существованием трения и использованием смазки для его уменьшения.

Тихая вода подмывает берега.Между отдельными слоями воды, текущей в реке, действует трение, которое называется внутренним. В связи с этим, скорость течения воды на разных участках поперечного сечения русла реки неодинакова: самая большая - в середине русла, самая маленькая - у берегов. Сила трения не только тормозит воду, но и действует на берег, вырывая частицы грунта и, тем самым, подмывая его.

3. История изучения трения Леонардо да Винчи Эйлер Леонард Амонт Кулон Шарль Огюстен де

Год Имя ученого ЗАВИСИМОСТЬ модуля силы трения скольжения от площади соприкасающихся тел от материала от нагрузки от относительной скорости движения трущихся поверхностей от степени шероховатости поверхностей 1500 Леонардо да Винчи Нет Да НетДа 1699Амонтон Нет Да Нет 1748 Леонард Эйлер Нет Да 1779Кулон Да 1883Н.П.Петров НетДа

Вывод: Сила трения скольжения зависит от нагрузки, чем больше нагрузка, тем больше сила трения. Результаты экспериментов: 1. Зависимость силы трения скольжения от нагрузки. m (г) F тp (Н)0,50,81,0

Когда завязываем пояс Без трения все нитки выскальзывали бы из ткани. Без трения все узлы бы развязались. Без трения нельзя бы было ступить и шагу, да и, вообще, стоять. Трение принимает участие там, где мы о нем даже и не подозреваем Заключение Когда шьем Когда ходим

Мы выяснили,что человек издавна использует знания о явлении трения,полученные опытным путем. Нами была создана серия экспериментов, помогающих понять и объяснить некоторые трудные наблюдения. Сила трения возникает между соприкасающимися поверхностями. Сила трения зависит от рода соприкасающихся поверхностей. Сила трения не зависит от площади трущихся поверхностей. Сила трения уменьшается при замене трения скольжения трением качения, при смазывании трущихся поверхностей. Выводы по результатам работы:

КАЧЕНИЕ И СКОЛЬЖЕНИЕ

Поставь книгу наклонно и положи на нее карандаш. Сползет или не сползет?
Это зависит от того, как положить. Если положить вдоль уклона, карандаш даже при большом наклоне сползать не будет. А если поперек?
Ого, как покатился! Особенно если он круглый, а не шестигранный.

Ты можешь сказать: подумаешь, тоже мне научный опыт! Что же в нем интересного?
А интересно в этом опыте то, что, когда карандаш катится, трение оказывается гораздо меньше, чем когда он ползет. Катить легче, чем волочить. Или, как говорят физики, трение качения меньше, чем трение скольжения.

Именно поэтому люди изобрели колеса. В глубокой древности колес не знали и даже летом грузы возили на санях. На стене одного древнего храма в Египте высечена картина: огромную каменную статую везут по земле на санях.

Катки, а потом и колеса появились уже несколько тысяч лет назад, трение скольжения было заменено более выгодным трением качения.

Современная техника сделала следующий важный шаг: появились подшипники, которые бывают скользящими, шариковыми и роликовыми.

Чтобы толстую книгу передвинуть по столу одним пальцем, надо приложить некоторое усилие.

А если под книгу подложить два круглых карандаша, которые будут в данном случае роликовыми подшипниками, книга легко передвинется от слабого толчка мизинцем.

Так как трение качения значительно меньше трения скольжения, в технике скользящие подшипники стараются заменить шариковыми или роликовыми. Даже в обычном взрослом велосипеде шариковые подшипники есть во втулках колес, в рулевой колонке, на оси шатунов, на осях педалей.
Автомобили, мотоциклы, тракторы, железнодорожные вагоны —все эти машины катятся на шариковых и роликовых подшипниках.

ТРЕНИЕ ПОКОЯ

Положите на книгу шестигранный карандаш параллельно ее корешку. Медленно поднимайте верхний край книги до тех пор, пока карандаш не начнет скользить вниз. Чуть уменьшите наклон книги и закрепите ее в таком положении, подложив под нее что-нибудь.

Теперь карандаш, если его снова положить на книгу, съезжать не будет. Его удерживает на месте сила трения — сила трения покоя. Но стоит эту силу чуть ослабить — а для этого достаточно щелкнуть пальцем по книге,— и карандаш поползет вниз, пока не упадет на стол. Тот же опыт можно проделать, например, с пеналом, спичечным коробком, ластиком и т. п.

Сила трения движения (при других одинаковых условиях) обычно меньше силы трения покоя. В данном случае она оказалась не в состоянии удержать карандаш на наклонной плоскости.
Кстати, подумайте, почему гвоздь легче вытащить из доски, если вращать его вокруг оси?

АКРОБАТ ИДЕТ КОЛЕСОМ

Прежде чем кончить разговор о трении, сделаем еще одну забавную игрушку.
Из плотной бумаги вырежь фигурку акробата. Насади ее на перо, вставленное на остро заточенный круглый карандаш. Вдень теперь карандаш с акробатом наискось в кольцо ножниц. Держа ножницы горизонтально, води их осторожно по кругу.

Ах, как пошел колесом наш акробат!
Он ведь участвует в двух движениях сразу. Во-первых, конец ручки с надетым на перо акробатом описывает большие круги. А во-вторых, ручка не скользит по кольцу ножниц, а обкатывается по нему. И ручка вместе с акробатом вертится вокруг своей оси. От соединения этих двух движений и получаются такие замечательные колеса. Живому акробату едва ли удастся их повторить!

Ты спросишь, где же здесь трение?
Да в кольце ножниц. Если бы его не было, ручка сразу провалилась бы вниз, она бы не удержалась даже в наклонном положении. И еще: если бы между кольцом и ручкой не было трения, ручка бы не обкатывалась по кольцу и акробат не кувыркался бы так красиво.

ТОРМОЗ В ЯЙЦЕ

Опыт 1

Подвесьте сырое яйцо на тонком шнурке. Чтобы шнурок не соскальзывал с расположенного вертикально яйца, используйте лейкопластырь, наклеив его маленькие кусочки на те места, где находится шнурок.

Рядом подвесьте яйцо, сваренное вкрутую. Закрутите каждый шнурок с яйцом в одну сторону на одинаковое количество оборотов. Когда шнурки будут закручены, одновременно отпустите яйца. Вы увидите, что сваренное яйцо ведет себя иначе, чем сырое: оно вращается значительно быстрее.

В сыром яйце его белок и желток стараются сохранить неподвижное состояние (в этом проявляется их инерция) и своим трением о скорлупу тормозят ее вращение

В вареном же яйце белок и желток уже не жидкие вещества и представляют вместе со скорлупой как бы одно целое, поэтому торможения не происходит и яйцо вращается быстрее.

Этот опыт можно проделать и без подвешивания яиц: достаточно закрутить их пальцами на большой тарелке.

Опыт 2

Еще интереснее проделать такой опыт.
Возьмите две одинаковые кастрюльки с двумя ушками (можно и игрушечные). Соедините ушки веревкой или тонким проводом, а к середине привяжите еще одну веревку, так чтобы кастрюля была в равновесии. Подвесьте обе кастрюли на этих веревках и налейте в одну из них воды, а в другую — столько же по объему крупы. Теперь закрутите веревки на одинаковое число оборотов и отпустите. Результат будет аналогичен опыту с яйцами.

Когда кастрюльки раскрутились, попробуйте быстро остановить их, а потом опять отпустить. Окажется, что кастрюлька с водой продолжает вращаться. Ну как, сможете объяснить это явление?

Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"; "Забавная физика" Л. Гальперштейн

1. Введение

Цель данной работы – изучить вопросы, связанные с возникновением трения. Эта тема, казалось бы, давно известная, остаётся по-прежнему актуальной , так как вопрос о силе трения полностью не решен ни физиками, ни математиками, тогда как трение - одна из важнейших проблем, например, для машиностроения. Задача работы – провести эксперименты, позволяющие исследовать от чего зависит сила трения. Таким образом, объектом исследования является трение.

Гипотеза : мир без трения был бы не узнаваем и ужасен. Не было бы развития цивилизации, ведь наши предки с помощью него добывали огонь . Технический прогресс при отсутствии колеса должен был стать каким-то другим. Кроме того, возможно, что трение - один из источников внутреннего тепла Земли.

Практическая значимость работы состоит в том, что она посвящена теории трения, которая до сих пор не является завершенной. Но для того, чтобы привлечь новых будущих исследователей их нужно заинтересовать проблемой. А для этого можно использовать материал данной работы.

Новизной в работе будет гипотеза об уменьшении молекулярного трения под большими горными массивами из-за большого давления. А это должно приводить к увеличению их подвижности. То есть повышать возможность землетрясений.

2. Основные вопросы теории трения

2.1. Мир без трения

Давайте вначале немного пофантазируем и представим, что было бы, если бы трение исчезло? Движущийся автомобиль не сможет остановиться, а неподвижный тронуться с места. Пешеходы упадут на асфальт и не смогут подняться. Кроме того, где пол ниже. они неожиданно окажутся голыми, так как нитки в тканях удерживаются трением. Вся мебель в комнате соскользнёт в один угол. Тарелки и стаканы также будут соскальзывать со стола. Гвозди и шурупы выскочат из стен. Ни одну вещь нельзя будет удержать в руках. Взять и перевернуть страницу книги тоже станет проблемой .

Интересно придумано и рассказано о мгновенном сильном уменьшении трения в книге для детей «Остров неопытных физиков» . «Все части автомобиля, основанные на использовании трения – тормоза, сцепление, приводной ремень, - перестали работать, а те части, для которых трение было помехой стали двигаться ещё быстрее. Поэтому двигатель продолжал работать и даже увеличил число оборотов – трение в цилиндрах и подшипниках уже не тормозило его…». Но автомобиль не мог двигаться, так как исчезло трение между шинами и асфальтом. Таким образом, колёса вертелись, а машина стояла месте. Описание такого же мира дано в стихотворении:

В вот, что пишет известный швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии Шарль Гийом: «Вообразим, что трение может быть устранено совершенно. Тогда никакие тела, будь они величиной с каменную глыбу или малы, как песчинка, никогда не удержится одно на другом: всё будет скользить и катиться, пока не окажется на одном уровне. Не будь трения, Земля представляла бы шар без неровностей, подобно жидкому».

2.2. Две причины возникновения трения

Два самых главных изобретения – колесо (рис.1) и добывание огня (рис.2) - связаны именно со стремлением уменьшить или увеличить эффект трения.

Трение - следствие многих причин. Главные из них - две. Во-первых, зазубрины одной поверхности цепляются за шероховатости другой. Это так называемое геометрическое трение (рис.3). Во-вторых, молекулярное трение , когда поверхности обоих тел достаточно гладкие. В этом случае начинает сказываться притяжение между их молекулами (рис.4). Наука, изучающая трение называется трибологией (от греч."трибос"- трение). Трение - механическое сопротивление движению, возникающее в месте касания двух прижатых друг к другу тел при их перемещении одного относительно другого. Сила сопротивления F , направленная противоположно перемещению тела, называется силой трения. Законы сухого трения сформулировал в 1781 году Ш. О. Кулон (1736 - 1806). Они были определены опытным путём. Но ещё задолго до этого, среди бесчисленных научных и творческих достижений Леонардо да Винчи была и формулировка законов трения. Амонтон и Кулон ввели понятие коэффициента трения как отношения силы трения к нагрузке. Этот коэффициент определяет силу трения для любой пары контактирующих материалов. Обозначается греческой буквой μ [мю]. До сих пор формула:

F тр =µР,

где Р - сила прижатия или вес тела , a F тр - сила трения , является главной формулой. Её вариант:

F тр =μ N ,

где N – сила реакции опоры . . N =Р. Чертёжи, на которых изображены все силы, действующие на брусок, см. на рис. 5.

Коэффициент трения зависит не только от того, какие материалы контактируют, но и от того, насколько гладко обработаны контактирующие поверхности. Более точно формулу можно записать, учитывая молекулярное трение:

F = μ (N + S p 0 ),

где р 0 – добавочное давление , вызванное силами молекулярного притяжения.

2.3. Виды трения

Существует трения покоя, скольжения и качения. Выяснилось, что обычно сила трения скольжения при медленном движении меньше силы трения покоя (то есть страгивания с места). Кулон изучал именно силу трения при медленном движении тел и установил, что эта сила не зависит от величины скорости, а только от направления движения. Самым маленьким является трение качения. Поэтому при перемещении тяжелых предметов (корабли по суше, каменные блоки для строительства) люди подкладывали под них катки (обычные брёвна). Круглый предмет (например, бочку) легче катить, чем волочить. На этом же основано применение в технике подшипников: шариковых и роликовых (рис. 6).

Другой пример из практики, о различиях в применении видов трения: если автомобиль тормозит скольжением (юзом), то тормозной путь длиннее, чем при торможении качением, когда колесо вращается и своей поверхностью хорошо цепляется за дорожное покрытие. Это должен помнить и водитель, и пешеходы, переходящие улицу!

3. Современная картина трения

Как образно выразился один из основателей науки о трении, Ф. Боуден, «наложение двух твердых тел одного на другое подобно наложению перевернутых швейцарских Альп на австрийские Альпы – площадь контакта оказывается очень малой» (рис.7). Фотографии различных поверхностей, полученные с помощью микроскопов, подтверждают сравнение с горами (рис. 8,9). При попытке движения остроконечные «горные пики» цепляются друг за друга и сминают свои вершины. При попытке сдвига в горизонтальном направлении один пик начинает прогибать другой, то есть сначала попытается сгладить дорогу (рис. 10 а), а потом уже скользить по ней (рис. 10 б). Если тянуть тело динамометром с постоянной скоростью, то окажется, что само тело при этом движется рывками. Д вижение оказывается колебательным: залипание и скольжение поочерёдно сменяют друг друга.

4. Вибрационное сглаживание

Иногда бывает важно исключить движение рывками. Например, робот- сварщик должен плавно вести сварочный аппарат вдоль сварочного шва. Если он будет дёргаться, то в одном месте будет перегрев и свариваемые пластины искорёжатся, а в другом - сварка не произойдёт совсем, так как аппарат слишком быстро проскочит вперёд. Одним из путей борьбы с этими рывками может служить вибрационное сглаживание. Под действием быстрых вибраций сухое трение начинает напоминать жидкое, так как частицы из-за тряски хуже дотрагиваются друг до друга и сыпучий материал из твердых частиц начинает себя вести как жидкий. И в частности может легко перемещаться. И здесь тоже могут быть негативные примеры. Пересекая Ладожское озеро в осенние бурные дни, некоторые корабли, перевозившие зерно, начинали сильно раскачиваться с борта на борт и опрокидывались. Выяснилось, что проектировщики считали, будто зерно в трюме будет лежать неподвижно за счёт сухого трения, сцепляющего отдельные зерна между собой. Но вибрации делали сыпучий материал подобным жидкому. Зерно начинало вести себя как жидкость, наваливаясь при перевозке на наклонный борт корабля, вызывая его опрокидывание. Как только эффект был понят, трюмы поделили на отсеки, как в тех кораблях, что перевозят настоящие жидкости .

5. Жидкое трение

При движении твёрдого тела в жидкости или газе на него действует сила сопротивления среды, которую можно считать особым видом силы трения. Эта сила направлена против движения тела и тормозит его. Главная особенность силы сопротивления состоит в том, что она возникает только при движении тела. Она зависит от его скорости тела, а также от формы и размеров. Поэтому, например, автомобилям придают обтекаемую форму, особенно гоночным. Кроме того сила сопротивления зависит от состояния поверхности тела и вязкости среды, в которой оно движется. В жидкостях и газах силы трения покоя нет .

Жидкое трение намного меньше сухого, так как молекулы жидкости могут легко перемещаться относительно друг друга. Поэтому для уменьшения трения успешно применяют смазку.

5.1. Износ. Смазка

В результате трения детали механизмов истираются и поверхности разрушаются. Одним из методов борьбы с износом является смазка. При этом обе трущиеся поверхности покрываются защитными пленками из молекул смазки. Коэффициент трения снижается. Это происходит потому, что м олекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, по сравнению с молекулами твёрдого тела. Следовательно, при наличии смазки между трущимися поверхностями они легко скользят относительно друг друга. В настоящее время разрабатываются препараты, позволяющие в процессе эксплуатации, не производя полной разборки узлов и агрегатов, частично восстанавливать изношенные поверхности трения с одновременным повышением их износостойкости .

5.2. Аквапланирование

Аквапланирование выглядит так: на мокрой дороге шина скользит по воде, как глиссер, то есть контакт колеса с дорогой исчезает. Автомобиль теряет управляемость. Исследования выявили, что по мере роста скорости перед колесом появляется водяной валик, а снизу появляется водяной клин. С ростом скорости эффект нарастает. При этом машина движется не по асфальту, а как бы «плывёт» по воде (рис. 11).

Помимо изучения теоретического материала авторы работы провели ряд экспериментов, позволяющих самостоятельно определять F тр и зависимость коэффициента трения от тех или иных физических величин или условий . Результаты см. в приложении.

Сравнение силы трения покоя, скольжения и качения (табл.1). Фото.1,2.

Исследование зависимости силы трения от площади контакта. Для этой цели брусок во втором опыте положили на другой бок (табл.2). Фото. 3.

Зависимость силы трения от нагрузки (веса бруска и грузов) или иначе от силы реакции опоры N (табл. 3).

Зависимость от рода вещества и условий обработки двух поверхностей (табл. 4-7).

Сида трения F тр (или коэффициент трения  ) практически не зависит от скорости при малых относительных скоростях движения соприкасающихся поверхностей. Но согласно изученным теоретическим материалам с ростом скорости сила трения слегка уменьшается.

Общие выводы:

Сила трения F тр практически не зависит от площади контакта и от скорости (при малых скоростях).

Сила трения F тр зависит от нагрузки (N =Р), от рода вещества и условий обработки поверхностей. Обычно значения коэффициентов трения лежат в пределах от 0,1 до 1,05 (0,1 1,05).

Значение силы трения в порядке уменьшения: трение покоя, скольжения, качения. F тр покоя  F тр ск.  F тр кач.

7. Региональный компонент

В сентябре 2002 в Северной Осетии сошёл ледник Колка. Ледово-грязе-каменный поток продвинулся почти на 20 км по долине реки Геналдон со скоростью порядка 150-200 км/ч, разрушив строения, базы отдыха, линии электропередач. Основные предположения о причинах этой катастрофы заключаются в том, что произошла внезапная подвижка, обусловленная комплексом причин сейсмического, вулканического и метеорологического характера. Данный ледник относится к категории пульсирующих. На момент катастрофы он ещё не «созрел» для падения. Это подтверждалось данными съёмок из космоса. Таким образом, силы трения покоя удерживали всю массу ледника, Но в результате внешнего воздействия типа удара или взрыва на всю массу снега произошёл процесс, аналогичный вибрационному сглаживанию. Схема процесса: удар, частицы приподнялись вверх, нагрузка Р уменьшилась и, следовательно, трение тоже стало меньше.

При движении одних тел по поверхности других возникает трение. Это происходит, когда шероховатости одной поверхности цепляются за шероховатости другой или когда гладкие поверхности начинают прилипать друг к другу за счет межмолекулярного притяжения. Но, как известно, между молекулами существует не только взаимное притяжение. Если молекулы окажутся слишком близко друг к другу, то они будут отталкиваться. Гипотеза состоит в следующем: очень тяжелые литосферные плиты с материками и горными системами оказывают на нижележащие слои настолько огромное давление, что начинает сказываться отталкивание молекул. Это приводит к дополнительной подвижности нагруженных областей плиты, по сравнению с менее нагруженными и, следовательно, менее подвижными окраинами. Результатом это будет невозможность движения всего комплекса, как единого целого. В таком случае появятся дополнительные нагрузки отдельных областей, что может приводить к землетрясениям, снимающим возникающие механические напряжения.

9. Заключение

Только в США над данной темой в настоящее время работают 1000 исследователей, а в мировой науке публикуется более 700 статей ежегодно. Но как остроумно подметил известный физик Р. Фейнман - все наши измерения для определения коэффициентов трения фактически являются рассмотрением случаев трения "грязь по грязи". Микроскопы различных конструкций показывают сложность проблемы. На рис.11 представлен атомно-силовой микроскоп. Даже для него существует проблема, которая состоит в том, что на воздухе поверхность образца покрывается парами воды толщиной до 20-30 молекул. Таким образом, данная тема позволяет работать над ней ещё долгие годы многим исследователям. И авторам этой работы также удалось не только провести стандартные эксперименты и убедиться в точности уже известных сведений о силе трения, но и высказать свою научную гипотезу о роли молекулярного трения.

10. Литература

Агаян В. Дазен Н. Что произойдет, если исчезнет трение?// Квант. №5. 1990.

Домбровский К. И. Остров неопытных физиков. – М.: Детская литература, 1973.

Первозванский А.А. Трение - сила знакомая, но таинственная.//Соросовский Образовательный Журнал. №2.1998.

Перышкин А.В. Физика – 7. – М..: Дрофа, 2008.

Матвеев А. Трибоника или капля смазки.// Юный техник, №1.1987.

Кравчук А.С. Трение."Современное естествознание″,т.З.М.:Магистр -Пресс. 2000.

7. Солодушко А.Д. Эксперимент при изучении силы трения.//Физика в школе. №5.2001

3. История изучения трения Леонардо да Винчи Эйлер Леонард Амонт Кулон Шарль Огюстен де

Главная » Дети » Исследовательский проект по физике Сила трения Цель. Проект "сила трения"